KR100202248B1 - Process and device for producing al-pb based bearing alloy powder - Google Patents
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Abstract
Al 기지에 Pb가 균일하고 미세하게 분포된 Al-Pb계 베어링 합금 분말을 제조하는 방법 및 장치가 개시된다.Disclosed is a method and an apparatus for producing an Al-Pb-based bearing alloy powder in which Pb is homogeneously and finely distributed on an Al base.
본 발명은 액상의 Al 및 Pb가 혼합된 용탕을 교반하여 균질한 용탕으로 만들고, 상기 균질 용탕을 유출시키고, 유출되는 균질 용탕에 고압의 가스를 분사하여 상기 용탕을 무화시킴으로써 급속 응고시킴으로써 Al-Pb계 베어링 합금 분말을 제조한다.The present invention relates to a process for producing a homogeneous molten metal by stirring a molten mixture of Al and Pb in a liquid phase to obtain a homogeneous molten metal and rapidly solidifying the homogeneous molten metal by atomizing the molten metal by spraying a high- Based bearing alloy powder.
본 발명의 Al-Pb계 베어링 합금 분말 제조 장치는 유출구를 갖는 용해로와, 용해로내에 설치되어 Al 및 Pb의 용탕을 균질하게 혼합시키기 위한 교반 장치와, 상기 유출구 주위에 위치한 분사 노즐을 갖는 고압 가스 장치로 구성된다.The apparatus for producing an Al-Pb-based bearing alloy powder according to the present invention comprises a melting furnace having an outlet, an agitating device provided in the melting furnace for homogeneously mixing the molten Al and Pb, and a high-pressure gas device .
Description
본 발명은 오일리스 Al-Pb계 베어링 합금 분말을 제조하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히, Al 기지에 Pb가 균일하고 미세하게 분포된 Al-Pb계 베어링 합금 분말을 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and an apparatus for producing an oilless Al-Pb-based bearing alloy powder, and more particularly to a method and an apparatus for producing an Al-Pb-based bearing alloy powder in which Pb is uniformly and finely distributed on an Al base will be.
일반적으로 베어링 합금으로서는 Cu계 합금이나 Al-Sn계 합금이 많이 사용되고 있으나, 이들에 비해 Al-Pb계 베어링이 경량이며 마모 특성이 우수하고 값이 싸므로 그 사용이 점차로 증가하고 있다. 많은 수요에 비해 수입에 의존하고 있는 Al-Pb계 베어링은 경제적인 재료이고 제조 장치도 간단하여 산업상 적용이 매우 용이하다. Al-Pb계 베어링 합금은 예컨대, 자동차의 내연 기관에 사용되는 베어링 및 부싱의 제조에 사용된다. Al과 Pb는 용해시에 편정 반응과 중력 편석에 의해 액상 분리 상태로 존재하며, Al과 Pb의 밀도 차이가 약 4.2배로 커서, 통상의 주조 방법으로는 Al 기지에 고체 윤활제인 Pb입자를 균일하고 미세하게 분포시키기가 어렵다. 종래에는 편정 반응과 중력 편석으로 인한 이러한 금속 야금학적 문제점들을 개선하기 위하여, 용융 상태에서부터 응고될 때까지 초음파를 가하는 초음파 진동법, 용탕으로부터 주괴를 얻을 때 주괴 단면에 칠러(chiller)를 대고 단면을 냉각하여 결정이 수직으로 성장된 응고 조직을 얻는 방향성 응고법, 목적으로 하는 조성 이외의 제3 원소를 첨가하는 제3 원소 첨가법, 그리고 Al분말과 Pb분말을 혼합하는 분말 야금법(MA) 등이 방법으로 Al-Pb 합금을 제조하였다. 그러나 이러한 방법들은 제조 비용이 높을 뿐만 아니라 Al 기지 중에 Pb 입자를 미세하고 균일하게 분사시킬 수 없어서 베어링 재료로서 우수한 기능을 갖지 못한다. 또한, 기존의 이러한 제조 방법들은 Pb가 고체 윤활제 역할을 하는데 필요한 최소한의 Pb함량인 약 20 중량%를 고용시킬 수 없는 문제점을 가지고 있다. 그리고 분말내의 Pb입자의 조대화로 인하여 균질한 윤활층을 형성하지 못한다.In general, Cu-based alloys and Al-Sn-based alloys are widely used as bearing alloys. However, since Al-Pb-based bearings are light in weight and have excellent wear characteristics and low cost, their use is gradually increasing. Al-Pb-based bearings, which rely on imports in comparison to many demands, are economical materials and simple to manufacture, making them very easy to apply in industry. Al-Pb-based bearing alloys are used, for example, in the manufacture of bearings and bushings used in internal combustion engines of automobiles. Al and Pb exist in a liquid phase separated state due to the unbalance reaction and gravity segregation at the time of dissolving, and the difference in density between Al and Pb is about 4.2 times larger than that in the conventional casting method. Therefore, Pb particles, which are solid lubricants, It is difficult to finely distribute it. Conventionally, in order to solve such metallurgical problems caused by the unbalance reaction and gravity segregation, there have been proposed an ultrasonic vibration method in which ultrasonic waves are applied from a molten state to a solidified state, a chiller is attached to the ingot cross- A directional solidification method in which a solidified structure in which crystals grow vertically is obtained by cooling, a third element addition method in which a third element other than a desired composition is added, and a powder metallurgy method (MA) in which an Al powder and a Pb powder are mixed Al-Pb alloy was prepared. However, these methods are not only expensive to manufacture, but also can not finely and uniformly spray Pb particles in an Al matrix, resulting in poor performance as a bearing material. In addition, these conventional manufacturing methods have a problem that Pb can not employ about 20% by weight, which is the minimum Pb content required to serve as a solid lubricant. And the homogeneous lubrication layer can not be formed due to the coarsening of the Pb particles in the powder.
본 발명의 목적은 Al 기지에 Pb가 균일하고 미세하게 분포된 Al-Pb 합금 분말을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method for producing an Al-Pb alloy powder in which Pb is homogeneously and finely distributed on an Al base.
제1도는 본 발명에 따른 Al-Pb계 베어링 합금 분말을 제조하기에 접합한 급속 응고 장치의 개략도.FIG. 1 is a schematic view of a rapid solidification device bonded to produce an Al-Pb-based bearing alloy powder according to the present invention; FIG.
제2도는 제1도의 급속 응고 장치의 스크류형 교반기의 작동시의 용탕의 유동 상태를 도시한 도면.FIG. 2 is a view showing the flow of molten metal during operation of the screw type stirrer of the rapid solidification device of FIG. 1; FIG.
제3도는 Al-Pb계 합금의 마이크로 빅커스 경도를 도시한 다이아그램.FIG. 3 is a diagram showing micro-Vickers hardness of an Al-Pb-based alloy.
제4도는 압출된 Al-Pb계 합금의 비마모에 대한 활주 속도의 효과(활주 거리 100m, 하중 2.1 Kg)를 도시한 도면.4 shows the effect of the sliding speed (sliding distance 100 m, load 2.1 Kg) on the bimamo of the extruded Al-Pb type alloy.
제5도는 압출된 Al-Pb계 합금의 비마모에 대한 활주 거리의 효과(활주 속도 2.41 m/sec, 하중 2.1 Kg)를 도시한 도면.5 shows the effect of the sliding distance (sliding speed 2.41 m / sec, load 2.1 Kg) on the asymmetry of the extruded Al-Pb alloy.
제6a도 내지 제6c도는 제조 방법에 따른 Al-Pb 합금의 미세 조직의 현미경 사진으로서, 제6a도은 일반적인 주조 방법에 의해 Al-Pb 합금 주괴의 하부 조직의 현미경 사진, 제6b도는 용탕을 물에 급냉시켰을 때의 Al-Pb 합금의 미세 조직의 현미경 사진, 및 제6c도는 본 발명에 따른 가스 분무법에 의해 급속 응고 냉각시킨 Al-Pb 합금의 미세 조직의 현미경 사진.6a to 6c are micrographs of the microstructure of the Al-Pb alloy according to the manufacturing method. FIG. 6a is a micrograph of the underlying structure of the Al-Pb alloy ingot by a general casting method, Micrographs of the microstructure of the Al-Pb alloy when quenched, and FIG. 6C is a micrograph of the microstructure of the Al-Pb alloy rapidly cooled and cooled by the gas atomization method according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS
10 : 베어링 합금 분말 제조 장치 11 : 액상 균질화 장치10: Bearing alloy powder manufacturing apparatus 11: Liquid homogenizing apparatus
13 : 도가니 15 : 전기 저항로13: Crucible 15: With electrical resistance
17 : 열전대 19 : 스크류형 교반기17: thermocouple 19: screw type stirrer
21 : 스크류 23 : 구동 모터21: screw 23: drive motor
25 : 오리피스 31 : 급속 응고 장치25: Orifice 31: Rapid solidification device
33 : 질소 가스 공급기 35 : 분사 노즐33: nitrogen gas supplier 35: injection nozzle
37 : 챔버 39 : 수집 용기37: chamber 39: collection container
본 발명의 다른 목적은 Al 기지에 Pb가 균일하고 미세하게 분포된 Al-Pb 합금 분말을 제조하는 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an apparatus for producing an Al-Pb alloy powder in which Pb is homogeneously and finely distributed on an Al base.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 액상의 Al 및 Pb가 혼합된 용탕을 교반하여 균질한 용탕으로 만드는 단계와, 상기 균질 용탕을 유출시키는 단계와, 유출되는 균질 용탕에 고압의 가스를 분사하여 상기 용탕을 무화시킴으로써 급속 응고시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 Al-Pb계 베어링 합금 분말 제조 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing a homogeneous molten metal by mixing molten Al and Pb in a liquid state to form a homogeneous molten metal, flowing the homogeneous molten metal, And then rapidly solidifying the molten metal by atomizing the molten metal, thereby providing an Al-Pb-based bearing alloy powder manufacturing method.
또한, 본 발명은 유출구를 갖는 용해로와, 용해로내에 설치되어 Al 및 Pb의 용탕을 균질하게 혼합시키기 위한 교반 장치와, 상기 유출구 주위에 위치한 분사 노즐을 갖는 고압 가스 장치로 구성되고, 유출구를 통하여 유출되는 용탕에 상기 분사 노즐을 통하여 고압 가스를 분사하여 용탕을 무화시킴으로서 유출되는 용탕을 급속 응고시키는 것을 특징으로 하는 Al-Pb계 베어링 합금 분말 제조 장치를 제공한다.The present invention also relates to a method for producing a molten metal, comprising a melting furnace having an outlet, a stirring device for homogeneously mixing Al and Pb molten metal provided in the melting furnace, and a high-pressure gas device having an injection nozzle positioned around the outlet, The high-pressure gas is sprayed to the molten metal through the injection nozzle to atomize the molten metal, thereby rapidly solidifying the molten metal flowing out, and an Al-Pb-based bearing alloy powder manufacturing apparatus.
이하, 본원 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1도에는 본원 발명의 일 실시예에 따른 Al-Pb계 베어링 합금 분말 제조 장치(10)를 도시하였다. Al-Pb계 베어링 합금 분말 제조 장치(10)는 Al과 Pb의 액상 비중 분리를 방지하고 용탕을 전체적으로 균질화시키는 액상 균질화 장치(11)와, 균질화된 액상의 용탕을 응고 중에 중력 편석이 방지되도록 고압의 질소 가스로 분사하여 급속 응고 냉각시키는 급속 응고 장치(31)를 구비한다. 용탕을 만들 때, 순수한 Al과 순수한 Pb가 주괴 형태로 도가니에 넣어진다. 다만, Pb는 저융점의 금속이므로 휘발성이 있어서, 정확한 조성 비율을 얻기 위히 분말 제조 직전에 Al 호일에 포장하여 첨가한다.FIG. 1 shows an apparatus 10 for manufacturing an Al-Pb-based bearing alloy powder according to an embodiment of the present invention. The Al-Pb-based bearing alloy powder production apparatus (10) comprises a liquid homogenizing device (11) for preventing segregation of the liquid specific gravity of Al and Pb and homogenizing the entire molten metal, a high-pressure homogenizer (11) for homogenizing the molten liquid, And a rapid solidification device 31 for rapid solidification cooling. When making the melt, pure Al and pure Pb are put into the crucible in ingot form. However, since Pb is a metal having a low melting point, it is volatile and it is added in an Al foil packed just before the preparation of powder to obtain an accurate composition ratio.
액상 균질화 장치(11)는 Al과 Pb 용탕을 담기 위한 도가니(13), 도가니 주위를 에워싸고 Al과 Pb를 용해시켜 용융 상태로 유지하는 고주파 전기 저항로(15), 용탕의 온도를 측정하기 위해 도가니(13) 내에 설치되는 열전대(17), 용탕의 상부와 하부를 균질화시키기 위한 스크류형 교반기(19), 스크류형 교반기에 연결되어 스크류형 교반기의 나선형 스크류(21)를 회전시키는 구동 모터(23), 개방시에 용탕이 외부로 자유 낙하할 수 있도록 도가니의 하부에 마련된 오리피스(25)를 갖고 있다. 교반기(19)의 스크류(21)는 나선형으로 되어 있기 때문에, 구동 모터(23)의 구동에 따라 회전하게 되면, 비중 차이로 인해 하부로 가라앉는 Pb 입자들을 제2도에 도시한 바와 같이 스크류이 골을 따라 상부로 끌어올리게 되어 용탕의 상부 및 하부를 전체적으로 균질화시키게 된다. 균질화된 용탕은 도면에 도시하지 않은 적절한 수단에 의해 오리피스(25)를 개방함에 따라, 후술하는 급속 응고 장치(31)의 챔버(37) 속으로 자유낙하하게 된다.The liquid homogenizer 11 includes a crucible 13 for containing Al and Pb molten metal, a high-frequency electric resistance furnace 15 for surrounding the crucible and dissolving Al and Pb to keep it in a molten state, A screw type stirrer 19 for homogenizing the upper and lower portions of the molten metal and a drive motor 23 for rotating the helical screw 21 of the screw type stirrer connected to the screw type stirrer, And an orifice 25 provided at a lower portion of the crucible so that the molten metal can freely fall outwardly when opened. Since the screw 21 of the agitator 19 is spiral, when the driving motor 23 is driven to rotate, the Pb particles sinking to the bottom due to the difference in specific gravity are introduced into the screw holes So that the upper and lower portions of the molten metal are homogenized as a whole. The homogenized melt is freely dropped into the chamber 37 of the rapid solidification device 31, which will be described later, by opening the orifice 25 by a suitable means not shown in the figure.
급속 응고 장치(31)는 고압의 질소 가스를 공급하는 질소 가스 공급기(33), 균질화 장치(11)의 오리피스(25)를 에워싸고 질소 가스 공급기(33)로부터 공급되는 질소 가스를 오리피스(25)를 통해 낙하하는 균질화된 용탕 흐름에 분사시키는 분사 노즐(35), 질소 가스에 의해 분무되어 급속 응고하는 합금 분말이 비산하는 챔버(37), 및 급속 응고된 합금 분말을 수집하기 위한 수집 용기(39)를 갖고 있다. 수집 용기(39)는 급속 응고 장치 본체로터 분리되어 이동될 수 있게 되어 있다. 질소 가스 공급기(33)로부터 분사 노즐(35)로 연통하는 공급 통로(41)에는 질소 가스를 공급 및 차단하기 위한 솔레노이드 밸브(43), 및 질소 가스 공급기(33)로부터 공급되는 질소 가스의 압력을 조절하기 위한 압력 조절기(45)가 설치된다. 챔버(37)의 크기는 급속 응고 중의 합금 분말이 충분히 냉각되도록 응고되는 합금 분말의 비행거리를 고려하여 결정된다.The rapid solidification device 31 includes a nitrogen gas supply device 33 for supplying a high pressure nitrogen gas and an orifice 25 for enclosing the orifice 25 of the homogenizer 11 and supplying the nitrogen gas supplied from the nitrogen gas supply device 33 to the orifice 25. [ A chamber 37 in which the rapidly solidified alloy powder is scattered by the nitrogen gas and a collecting container 39 for collecting the rapidly solidified alloy powder, ). The collecting container 39 can be moved away from the main body of the rapid solidifying device. A solenoid valve 43 for supplying and shutting off nitrogen gas is provided in the supply passage 41 that communicates with the injection nozzle 35 from the nitrogen gas supply unit 33 and a nitrogen gas supply unit A pressure regulator 45 for regulating the pressure of the refrigerant is installed. The size of the chamber 37 is determined in consideration of the flying distance of the alloy powder solidified so that the alloy powder in rapid solidification is sufficiently cooled.
이제, 상술한 Al-Pb계 베어링 합금 분말 제조 장치(11)와 관련하여 본 발명에 따라 Al-Pb계 베어링 합금 분말을 제조하는 방법에 대해 상세히 설명한다.Now, a method of manufacturing the Al-Pb-based bearing alloy powder according to the present invention will be described in detail with respect to the above-described Al-Pb-based bearing alloy powder manufacturing apparatus 11.
Al-Pb계 베어링 합금은 고체 윤활제인 Pb의 함유량에 따라서 베어링의 마모 특성이 크게 변화하며, 또한 하중을 지지하는 Al 기지의 경도 값도 베어링의 마모 특성에 대한 중요한 인자이다. 즉, 베어링의 마찰 계수는의 관계를 갖는다. (여기서,는 마찰 계수,는 전단강도, H는 경도)Al-Pb-based bearing alloys vary greatly in wear characteristics depending on the content of Pb, which is a solid lubricant, and the hardness values of Al-base supporting loads are also important factors for wear characteristics of bearings. That is, the coefficient of friction of the bearing . (here, The friction coefficient, Is the shear strength, and H is the hardness)
상기의 관계에서 알 수 있는 바와 같이, 운행 중에 액상화하여 고체 윤활층을 형성하는 Pb입자가 전단 강도를 감소시키고 경도 값을 증가시켜 마찰 계수를 감소시킬 수 있다. Pb 입자는 분말 내에서 미세하고 균일하게 분포되어야 마모면 전체에 윤활층을 형성한다.As can be seen from the above relationship, the Pb particles that are liquefied during operation to form the solid lubricating layer can reduce the shear strength and increase the hardness value to reduce the friction coefficient. Pb particles must be finely and uniformly distributed in the powder to form a lubricating layer over the entire wear surface.
본 발명의 기술 분야에서는 Pb가 고체 윤활제로서의 역할을 하기 위해서는 Pb 함량이 최소한 20중량%가 되어야 한다고 알려져 있다. 그러나, 본 발명에 의하면, Pb 입자가 균일하고 미세하게 분포하기 때문에 20중량% 미만의 Pb 함량에서도 Pb가 고체 윤활제 역할을 충분히 할 수 있는 것으로 밝혀졌다.It is known in the technical field of the present invention that the Pb content should be at least 20% by weight in order for Pb to act as a solid lubricant. However, according to the present invention, it has been found that since Pb particles are uniformly and finely distributed, Pb can sufficiently serve as a solid lubricant even at a Pb content of less than 20% by weight.
실험 결과, Pb를 16중량% 첨가했을 때 가장 적절한 윤활층의 두께를 형성하는 것으로 나타났다. 기지를 강화시키기 위해서 Cu, Mg, Si을 첨가할 수도 있다. 제3도에는, Pb의 함유량을 10중량%, 16중량%, 및 20중량%로 한 경우, 그리고 Pb의 함유량을 16중량%로 하고 Cu, Cu-Mg, Cu-Mg-Si를 각각 첨가한 경우의 경도(Hv)가 도시되어 있다. 제3도로부터, 2원계 Al-Pb 함금에서는 Pb의 함량이 증가할수록 경도값이 적어짐을 알 수 있고, 2원계 Al-16Pb 합금에 Cu, Mg, Si를 첨가함에 따라 기지가 강화되어 경도 값이 증가함을 알 수 있다. 제4도 및 제5도와 관련하여 볼 때, 경도 값에 비례하여 마모 특성이 우수함을 알 수 있는 데, 이는 비마모량을 결정하는 인자가 경도 값과 전단 강도이기 때문이다. 즉, 마찰 계수에서, 마찰 계수()를 줄이기 위해서는 Pb에 의해 감소되는 전단 강도()를 0에 수렴되게 하고 합금 원소(Cu, Mg, Si)의 첨가에 의해 증가되는 경도 값(H)를 증가시키면 되기 때문이다. 제4도에는 압출된 Al-Pb계 함금의 비마모에 대한 활주 속도의 효과(활주 거리 100m, 하중 2.1 Kg)가 도시되어 있다. 제5도에는 압출된 Al-Pb계 합금의 비마모에 대한 활주 거리의 효과(활주 속도 2.41 m/sec, 하중 2.1Kg)가 도시되어 있다. 비마모량이 적을수록 마모 특성이 우수하며, 제4도 및 제5도로부터 2원계에서는 Al-16Pb 합금이 마모 특성이 가장 우수하고, Al-16Pb 합금에 합금 원소(Cu, Mg, Si)를 첨가할수록 경도 값이 증가하며, 이에 따라 비마모량이 적어짐을 알 수 있다.As a result of the experiment, it was found that when 16 wt% of Pb was added, the most suitable lubricant layer thickness was formed. Cu, Mg, and Si may be added to strengthen the matrix. FIG. 3 is a graph showing the results when the content of Pb is 10 wt%, 16 wt% and 20 wt%, and when the content of Pb is 16 wt% and Cu, Cu-Mg and Cu-Mg- The hardness Hv of the case is shown. From the third road, it can be seen that the hardness value decreases as the content of Pb increases in the binary Al-Pb alloy, and when the Cu, Mg and Si are added to the binary Al-16Pb alloy, . 4 and 5, it can be seen that the abrasion characteristics are excellent in proportion to the hardness value because the factors determining the abrasion amount are the hardness value and the shear strength. That is, , The coefficient of friction ( ), The shear strength decreased by Pb ( ) To 0 and increase the hardness value H which is increased by addition of the alloying elements (Cu, Mg, Si). FIG. 4 shows the effect of the sliding speed (sliding distance 100 m, load 2.1 Kg) on the asymmetry of the extruded Al-Pb-based alloy. FIG. 5 shows the effect of the sliding distance (sliding speed 2.41 m / sec, load 2.1 Kg) on the bimodal of the extruded Al-Pb based alloy. Al-16Pb alloy has the best abrasion characteristics and the alloy elements (Cu, Mg, Si) are added to the Al-16Pb alloy in the binary system from the 4th and 5th roads. The hardness value increases, and accordingly, the amount of wear is reduced.
Al과 Pb 금속을 고주파 전기 저항로(15)에 의해 도가니(13) 내에서 용융할 때, Al과 Pb의 야금학적 문제점을 극복하기 위해 진공 또는 불활성 가스 분위기로 하여, 액상 분리 영역을 피한 온도 예컨대, 1100 내지 1200까지 승온하고, 구동모터(23)를 작동시켜 스크류형 교반기(19)에 의해 용탕을 교반하여 균질한 액상을 만든다. 이 액상을 짧은 거리의 오리피스(25)를 통하여 자유 낙하시키면서, 질소 가스 공급기(33)로부터 공급되는 고압력 예컨대, 12기압 이상의 질소 가스로 분사 충돌시키면, 액상의 용융 흐름은 순간적으로 파괴되어 미세한 분말로 된다.In order to overcome the metallurgical problems of Al and Pb when the Al and Pb metals are melted in the crucible 13 by the high-frequency electrical resistance furnace 15, a vacuum or inert gas atmosphere is used to control the liquid- , 1100 to 1200 And the driving motor 23 is operated to stir the molten metal by the screw type stirrer 19 to produce a homogeneous liquid phase. When this liquid phase is sprayed with a nitrogen gas having a high pressure, for example, 12 atm, supplied from the nitrogen gas supplier 33 while falling freely through the orifice 25 having a short distance, the melt flow in the liquid phase instantaneously breaks down, do.
충돌과 동시에 미세한 분말은 103 /sec 이상의 냉각 속도로 급냉이 이루어져, 균질한 액상의 용융 상태로부터 균질한 고상의 응고 상태의 미세한 예컨대 평균 입경 85의 Al-Pb 합금 분말이 제조 된다. 대부분 구형에 가까운 형태의 미세한 분말은, 제6c도의 현미경 사진에서와 같이, Al 기지에 Pb가 미세하고 균질하게 분표된 조직으로 되어 있다. 이 경우, 분말 내의 Pb 입자의 크기는 0.1 내지 0.3정도이다. 본 발명에 따른 가스 분무법에 의해 급속 응고 냉각시킨 Al-Pb 합금의 미세 조직의 현미경 사진인 제6c도를 일반적인 주조 방법에 의해 제조된 Al-Pb 합금 주괴의 하부 조직의 현미경 사진인 제6a도 및 용탕을 물에 급냉시킨 Al-Pb 합금의 미세 조직의 현미경 사진인 제6b도와 비교해 보면, 본 발명에 의해 제조된 Al-Pb 합금 분말의 미세 조직에서 Al 기지에 Pb가 훨씬 더 미세하고 균질하게 분포되어 있음을 알 수 있다.Fine powder simultaneously with the collision of 10 3 / sec or higher, so that a homogeneous solid phase solidified from a molten state of a homogeneous liquid phase to a finer, for example, an average particle size of 85 Of Al-Pb alloy powder is produced. As shown in the micrograph of FIG. 6c, the fine powder of almost spherical shape is a structure in which Pb is finely and uniformly distributed on an Al base. In this case, the size of the Pb particles in the powder is 0.1 to 0.3 Respectively. FIG. 6c is a micrograph of the microstructure of the Al-Pb alloy subjected to the rapid coagulation cooling by the gas spraying method according to the present invention, and FIG. 6c is a microscopic photograph of the substructure of the Al-Pb alloy ingot prepared by the general casting method. Comparing the microstructure of the microstructure of Al-Pb alloy quenched in water with water, the microstructure of Al-Pb alloy powder produced by the present invention shows much finer and homogeneous distribution of Pb on the Al base .
가스 분무 냉각되어진 Al-Pb계 합금 분말은 성형 및 소결 등의 공정을 거쳐 고강도 고내마모성인 여러 용도의 Al-Pb계 합금 베어링으로 제조 할 수 있다.The Al-Pb-based alloy powder that has been cooled by gas spraying can be made into Al-Pb-based alloy bearing for various uses with high strength and high abrasion resistance through processes such as molding and sintering.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 진공 및 불활성 가스 분위기에서 Al-Pb계 합금을 고주파 유도 전기로에 의해 용해할 때에, Al과 Pb의 비중 차이에 의한 분리 편석을 억제하기 위해 용해 도가니로에 스크류형의 교반기를 사용함으로써 편석되는 하부 용탕을 상부 용탕과 교반시킬 수 있어 균질한 Al-Pb 용융 상태를 만들 수 있다. 편석이 거의 존재치 않는 Al-Pb 합금 용탕을 고압의 질소 가스로 분사하여 충돌 분무시키므로 중력 편석을 일으킬 수 있는 시간을 주지 않음으로써 Pb 입자가 미세하고 균질하게 분포되어 Al-Pb계 베어링 합금 분말을 제조할 수 잇다. Al-Pb 합금 용탕을 급속 냉각하기 위해 질소 가스 대신에 Ar 가스를 사용할 수 있으나, 이 경우 생산 비용이 증가된다. 또한, 대량 생산을 목적으로 하는 경우에는 공기를 사용할 수도 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, according to the present invention, when the Al-Pb-based alloy is dissolved in a high-frequency induction furnace in a vacuum and an inert gas atmosphere, in order to suppress segregation due to the difference in specific gravity between Al and Pb, Type stirrer, the bottom molten metal segregated can be agitated with the upper molten metal to make a homogeneous Al-Pb molten state. Pb particles are finely and homogeneously distributed by injecting high-pressure nitrogen gas and spraying the Al-Pb alloy melt, which is hardly segregated, to induce gravitational segregation, so that Al-Pb bearing alloy powder Can be manufactured. In order to rapidly cool the Al-Pb alloy molten metal, Ar gas may be used instead of nitrogen gas, but in this case, the production cost is increased. Air may also be used for mass production purposes.
종래의 기술은 여러 가지 특수한 주조 방법을 이용하고 있으나 시설비가 많이 들고 제조에 장시간이 요구된다. 또한, 내마모성을 좌우하는 Pb입자의 크기가 조대하고 그 분포도 균일하지 못하다. 그러나, 본 공정을 이용하면, 대량 생산이 가능하고 분말 내의 Pb 입자의 크기도 0.1 내지 0.3정도로 미세하고 균일하게 분포시킬 수 있어서, 이러한 Al-Pb계 합금 분말을 성형 및 소결하면, 내마모성이 우수한 고강도 Al-Pb계 베어링 합금을 제조할 수 있다.Conventional techniques use various special casting methods, but they require a lot of equipment cost and a long manufacturing time. In addition, the size of the Pb particles which determine wear resistance is great and the distribution thereof is not uniform. However, by using this process, mass production is possible and the size of the Pb particles in the powder is 0.1 to 0.3 And the Al-Pb-based alloy powder is molded and sintered to produce a high-strength Al-Pb-based bearing alloy excellent in abrasion resistance.
Claims (6)
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KR1019960038597A KR100202248B1 (en) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | Process and device for producing al-pb based bearing alloy powder |
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KR1019960038597A KR100202248B1 (en) | 1996-09-06 | 1996-09-06 | Process and device for producing al-pb based bearing alloy powder |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102130161B1 (en) * | 2019-02-19 | 2020-07-03 | 영남대학교 산학협력단 | Dissimilar Metal Mixing Device |
-
1996
- 1996-09-06 KR KR1019960038597A patent/KR100202248B1/en not_active IP Right Cessation
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KR102130161B1 (en) * | 2019-02-19 | 2020-07-03 | 영남대학교 산학협력단 | Dissimilar Metal Mixing Device |
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KR19980020202A (en) | 1998-06-25 |
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